[發明專利]一種高性能的復合長纖維增強聚丙烯材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201910748034.1
• 申請日: 2019-08-14
• 公開（公告）號: CN110452452A
• 公開（公告）日: 2019-11-15
• 發明（設計）人: 徐凱華
• 申請（專利權）人: 上海華合復合材料有限公司
• 主分類號: C08L23/10
• 分類號: C08L23/10;C08L51/06;C08K7/14;C08K7/10;C08J5/04
• 代理公司: 31227 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司
• 代理人: 胡永宏<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明涉及了一種高性能的復合長纖維增強聚丙烯材料及其制備方法，具體由以下重量份的原料組成：聚丙烯樹脂30～70份，連續玻璃纖維10～20份，連續玄武巖纖維10?20份，高效相容劑2～10份；本發明的優勢在于：引入了高性能、耐剪切的新型玄武巖纖維作為復配的第二纖維增強體，并采用了“熔融浸漬、粒子長切”的長纖維加工工方式，最大限度地保留了增強聚丙烯材料在成型加工后中纖維的有效保留長度。與常規長玻纖增強聚丙烯材料中1.5?2mm的保留長度相比，這種復合長纖增強的材料在成型加工后具有明顯更高的纖維保留長度，最高可達2.5?4mm，且纖維分散更為均勻，材料的主要剛性指標如拉伸強度、沖擊強度同比提高30?50％，其中拉伸強度可達140MPa以上，沖擊強度最高在70kJ/m²以上。

技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域，具體涉及一種高性能的復合長玻纖增強聚丙烯材料及其制備方法。

背景技術

聚丙烯(PP)是一種由飽和的碳氫分子鏈組成的結晶性聚烯烴材料，飽和的碳氫分子鏈及結晶性賦予了該材料良好的耐化學性及相對較好的力學性能，可作為高性能的熱塑性基復合材料的理想選材之一。PP材料最大的優勢在于合成工藝簡單，聚合單體可自于煉油產業的副產物，因此，對比其他的熱塑性基體材料如ABS、PC、PA、PBT等，PP具有非常明顯的低成本、高量產性的優勢。

隨著現代的汽車、工業電子、家用電器等領域產品的不斷升級換代，對于低成本、高性能的熱塑性復合材料提出了的性能要求，尤其是材料的剛性、強度及抗沖擊性等力學性能指標的要求日益嚴苛，而傳統的改性方法比如滑石粉填充、短纖增強所帶來的性能增幅相對有限，近年來，一種“在線熔融浸漬、粒子長切”的長玻纖增強(LFT)加工方法已成為增強聚丙烯材料的改性研究熱點之一，由于其切粒粒子中纖維保留長度高、排列整齊有序，因此，對于聚丙烯基體材料的力學性能有非常明顯改善效果。

然而，近年來的長玻纖增強聚丙烯(LFT-PP)材料的研究大多集中于材料多功能化的改進，如CN108485056、CN108250566、CN107964167均聚焦于阻燃性的LFT-PP材料研究，通過外加不同規格的無鹵或有鹵阻燃劑體系的方式來實現材料的阻燃性能提升；CN107254104、CN106750950則是關注于LFT-PP材料的低氣味、低有機物散發(VOC)等環保特性的改進。由上可知，對于當前的LFT-PP材料研究實際上是陷入了一定的力學性能瓶頸期，其根本原因在于PP基體、玻璃纖維(GF)增強體的性能局限性，尤其是玻璃纖維GF，其剛性、模量同比其他增強體如金屬纖維、碳纖維、晶須等都要低很多。針對這一性能缺陷問題，當前已有的解決方式是加入除了PP、GF以外的第三種類高性能基體或者增強體，如CN105623097A中所記述的一種納米材料復合長玻纖增強聚丙烯材料，1-5％的納米增強母粒可明顯改善LFT-PP材料的力學性能指標,但這種性能的改善程度還依賴于納米材料的分散狀況，因此，必須加工成母粒的方式來進行添加、分散，增加了材料加工的工序流程及成本；CN103709512A則是引入了高性能的尼龍(PA)材料來作為LFT-PP的第二樹脂基體，但由于PP、PA之間的材料特性差異，兩者的相間相容性并不好，因此，其對于LFT-PP材料力學性能的提升幅度實際上是非常有限的。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種高性能的復合長纖維增強聚丙烯材料，針對飽和碳氫分子鏈結構的聚丙烯剛性、強度等力學性能偏低的固有缺陷，以及單一的長玻纖增強效果有限、易剪切斷裂等情況，通過加入第二輔助增強體-玄武巖纖維，來實現聚丙烯增強體系的纖維復配，協調提升對PP基體的增強效果；另外，通過優選特定規格及用量的高效相容劑，實現了良好的相間界面相容性，這對提高聚丙烯復合材料的拉伸強度及抗沖擊強度尤其重要。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種高性能的復合長纖維增強聚丙烯材料，包括以下重量份的原料：